Por qué esta pregunta científica desafía los límites de nuestra imaginación. Hace aproximadamente un siglo, los científicos se esforzaban por conciliar lo que parecía una contradicción en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
Según un artículo que fue publicado en The Conversation, escrito por Rob Coyne, profesor de física de la Universidad de Rhode Island, comienza citando una publicación de 1915 y ya ampliamente aceptada en todo el mundo por físicos y matemáticos, donde señala que la teoría suponía que el universo era estático, es decir, que no cambiaba, no se movía y era inmutable.
En pocas palabras, Einstein creía que el tamaño y la forma actuales del universo eran, más o menos, los mismos de siempre.
Pero cuando los astrónomos observaron en el cielo nocturno galaxias lejanas con potentes telescopios, vieron indicios de que el universo era cualquier cosa menos eso.
Los científicos no tardaron en darse cuenta de que la teoría de Einstein no afirmaba que el universo tuviera que ser estático, sino que también podía apoyar un universo en expansión.
De hecho, utilizando las mismas herramientas matemáticas que la teoría de Einstein, los científicos crearon nuevos modelos que demostraban que el universo era, de hecho, dinámico y evolucionaba.
Llevo décadas intentando comprender la relatividad general, incluso en mi trabajo actual como profesor de física impartiendo cursos sobre el tema.
Sé que hacerse a la idea de un universo en constante expansión puede resultar desalentador, y parte del reto consiste en anular nuestra intuición natural sobre el funcionamiento de las cosas.
Por ejemplo, es difícil imaginar que algo tan grande como el universo no tenga un centro, pero la física dice que esa es la realidad.
Ahora piensa que los puntos son galaxias y el globo es el tejido del universo, y empezarás a hacerte una idea.
Desgraciadamente, aunque esta analogía es un buen comienzo, tampoco capta bien los detalles.
La cuarta dimensión
Respecto de cualquier analogía es importante comprender sus limitaciones.
Algunos defectos son obvios. Por ejemplo, un globo es tan pequeño que cabe en la mano, pero el universo no.
Otro defecto es más sutil. El globo tiene dos partes: su superficie de látex y su interior lleno de aire.
Estas dos partes del globo se describen de forma diferente en el lenguaje matemático. La superficie del globo es bidimensional. Si camináramos por ella, podríamos movernos hacia delante, hacia atrás, a la izquierda o a la derecha, pero no hacia arriba o hacia abajo sin salirnos de la superficie.
Puede parecer que estamos nombrando cuatro direcciones —adelante, atrás, izquierda y derecha—, pero sólo son movimientos a lo largo de dos trayectorias básicas: de lado a lado y de delante hacia atrás. Eso es lo que hace que la superficie sea bidimensional: longitud y anchura.
El interior del globo, en cambio, es tridimensional, por lo que podrías moverte libremente en cualquier dirección, incluso hacia arriba o hacia abajo: longitud, anchura y altura.
Aquí es donde radica la confusión. Lo que consideramos el “centro” del globo es un punto situado en su interior, en el espacio lleno de aire que hay bajo la superficie.
Pero en esta analogía, el universo se parece más a la superficie de látex del globo. El interior del globo, lleno de aire, no tiene equivalente en nuestro universo, por lo que no podemos utilizar esa parte de la analogía: sólo importa la superficie.
Así que preguntar dónde está el centro del universo, es algo así como preguntar: “¿Dónde está el centro de la superficie del globo?”. Sencillamente, no lo hay.
Podrías viajar a lo largo de la superficie del globo en cualquier dirección, durante todo el tiempo que quisieras, y nunca llegarías a un lugar que pudieras llamar su centro, porque en realidad nunca dejarías la superficie.
De la misma manera, podrías viajar en cualquier dirección en el universo y nunca encontrarías su centro porque, al igual que la superficie del globo, simplemente no lo tiene.
Parte de la razón por la que esto puede resultar tan difícil de comprender se debe a la forma en que se describe el universo en el lenguaje de las matemáticas.
La superficie del globo tiene dos dimensiones y su interior, tres. Pero el universo existe en cuatro dimensiones, porque no se trata sólo de cómo se mueven las cosas en el espacio, sino de cómo se mueven en el tiempo.
Nuestros cerebros están diseñados para pensar en el espacio y el tiempo por separado. Pero en el universo, están entrelazados en un único tejido, llamado “espacio-tiempo”.
Esa unificación cambia el funcionamiento del universo con respecto a lo que espera nuestra intuición.
Y esta explicación ni siquiera empieza a responder a la pregunta de cómo es posible que algo se expanda indefinidamente: los científicos siguen tratando de descifrar qué impulsa esta expansión.
Al preguntarnos por el centro del universo, nos enfrentamos a los límites de nuestra intuición.
La respuesta que encontramos —todo, expandiéndose por todas partes, todo a la vez— es un atisbo de lo extraño y hermoso que es nuestro universo.
